[發(fā)明專利]一種用于綜合能源系統(tǒng)調(diào)度的供熱網(wǎng)絡(luò)水路建模方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 202010109315.5 | 申請日： | 2020-02-22 |
| 公開（公告）號： | CN111414721B | 公開（公告）日： | 2021-10-15 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 孫宏斌;郭慶來;王彬;陳彬彬;潘昭光;吳文傳 | 申請（專利權(quán)）人： | 清華大學(xué) |
| 主分類號： | G06F30/28 | 分類號： | G06F30/28;G06F113/08;G06F119/08;G06F119/14 |
| 代理公司： | 北京清亦華知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11201 | 代理人： | 羅文群 |
| 地址： | 100084*** | 國省代碼： | 北京;11 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 用于 綜合 能源 系統(tǒng) 調(diào)度 供熱 網(wǎng)絡(luò) 水路 建模 方法 | ||
本發(fā)明涉及一種用于綜合能源系統(tǒng)調(diào)度的供熱網(wǎng)絡(luò)水路建模方法，屬于綜合能源系統(tǒng)的運行控制技術(shù)領(lǐng)域。本方法將水力分析模型與電力網(wǎng)絡(luò)模型相統(tǒng)一，并建立起水力動態(tài)與水力穩(wěn)態(tài)之間的聯(lián)系。本方法基于熱力管道、流量控制閥和增壓泵的特性方程，抽象出水阻、水感和水壓源等水路元件模型，基于上述水路元件，建立供熱網(wǎng)絡(luò)的水力支路特性，基于類基爾霍夫電壓、電流定律，建立供熱網(wǎng)絡(luò)的水力拓撲約束，結(jié)合上述水力支路特性與水力拓撲約束，最后建立穩(wěn)態(tài)水力網(wǎng)絡(luò)方程。本發(fā)明方法物理意義明確，涵蓋了熱力管道、流量控制閥和增壓泵各類設(shè)備，全面考慮了供熱網(wǎng)絡(luò)支路特性和拓撲約束，建模方法適用性強，有助于熱和電兩種異質(zhì)能流系統(tǒng)的統(tǒng)一調(diào)度。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種用于綜合能源系統(tǒng)調(diào)度的供熱網(wǎng)絡(luò)水路建模方法，屬于綜合能源系統(tǒng)的運行控制技術(shù)領(lǐng)域。
技術(shù)背景
熱電耦合系統(tǒng)作為綜合能源系統(tǒng)的典型代表，能夠充分發(fā)揮熱力和電力的耦合特性，提高綜合能源利用效率，得到了國內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注與研究。目前已經(jīng)發(fā)展出熱電聯(lián)合潮流計算、熱電聯(lián)合經(jīng)濟調(diào)度、熱電聯(lián)合規(guī)劃和熱電聯(lián)合狀態(tài)估計等一系列應(yīng)用，這些工作均以電力網(wǎng)絡(luò)和供熱網(wǎng)絡(luò)的建模和分析為基礎(chǔ)。其中，電力網(wǎng)絡(luò)的分析基于電路理論已形成了成熟的交流潮流模型與直流潮流模型，而供熱網(wǎng)絡(luò)尚未形成與之相統(tǒng)一的理論與模型。針對供熱網(wǎng)絡(luò)的水力分析，目前工程上普遍采用穩(wěn)態(tài)建模的方法，割裂了水力動態(tài)與穩(wěn)態(tài)之間的聯(lián)系，同時存在物理意義不明確的不足。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種用于綜合能源系統(tǒng)調(diào)度的供熱網(wǎng)絡(luò)水路建模方法，將綜合能源系統(tǒng)中供熱網(wǎng)絡(luò)的水力分析模型與電力網(wǎng)絡(luò)模型相統(tǒng)一，并建立起水力動態(tài)與水力穩(wěn)態(tài)之間的聯(lián)系，以完成動態(tài)水力網(wǎng)絡(luò)方程向穩(wěn)態(tài)水力網(wǎng)絡(luò)方程的退化。
本發(fā)明提出的用于綜合能源系統(tǒng)調(diào)度的供熱網(wǎng)絡(luò)水路建模方法，包括以下步驟：
(1)建立供熱網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備模型，包括以下步驟：
(1-1)建立供熱網(wǎng)絡(luò)中熱力管道模型，包括以下步驟：
(1-1-1)建立描述水在熱力管道中一維流動過程的質(zhì)量守恒方程和動量守恒方程：
上式中，ρ、v和p分別為水的密度、流速和壓力，λ、D和θ分別為熱力管道的摩擦系數(shù)、內(nèi)徑和傾角，g為重力加速度，t和x分別表示時間和空間；
(1-1-2)根據(jù)水為不可壓縮流體，建立水的密度關(guān)于時間和空間的微分方程：
(1-1-3)忽略步驟(1-1-1)的動量守恒方程中的對流項即并將阻力項中的流速平方項進行增量線性化近似，即令v2≈2vbasev-vbase2，式中vbase為熱力管道中水的流速基值，取值為設(shè)計工況中的流速；
(1-1-4)將步驟(1-1-2)和步驟(1-1-3)代入步驟(1-1-1)中，得到以下方程：
上式中，G為水的質(zhì)量流量，G＝ρvA，A為熱力管道的橫截面積，Gbase為流速基值對應(yīng)的質(zhì)量流量基值，即Gbase＝ρvbaseA；
(1-1-5)根據(jù)步驟(1-1-4)，建立熱力管道微元dx兩端的流量差和壓力降方程：
dG＝0
上式中，dG為熱力管道微元的兩端流量差，dp為熱力管道微元的兩端壓降；
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